JPH0573577B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の背景） 本発明は、一般に、減衰される機械構造体及び
その製造方法に関し、特に、粘弾性材料（VEM）
を用いる減衰される構造体に関する。変化する機
械的荷重、即ち、軸方向荷重、曲げ及びせん断荷
重、或は捩り荷重のいずれかによつて発生される
振動を減衰してなくすことが要求されるような機
械構造体の多数の用途がある。特に重要な範畴の
用途には宇宙船で使用される構造体がある。これ
らの用途には、３つの主要な要件、即ち、剛性
と、軽量であることと、減衰させないと存在する
ことになるいかなる振動をも減衰させることによ
つてエネルギーを吸収する能力と、がある。繊維
複合材料は剛性及び軽量の要件を容易に満たす
が、適当な自己減衰構造体の設計を達成すること
はより困難である。 粘弾性材料はエネルギーを散逸させる効率的な
手段を与える。これらの材料は弱い剛性を持つ
が、それらに加わる弾性力に正比例してエネルギ
ー散逸効果を与える。粘弾性材料は軟質であるの
で、粘弾性材料は、代表的には、薄い層として作
られ、より剛性である弾性材料の拘束する層の間
に保持される。弾性層の相対運動は粘弾性材料内
にせん断荷重を誘起し、それによつて、エネルギ
ーを散逸させる。これは拘束された層減衰として
知られており、一般に、減衰される部材のたわみ
運動を減衰することに限られる。 粘弾性減衰の別の先行技術の解決法は直列減衰
である。直列減衰器では、部材内の全荷重がせん
断荷重として粘弾性材料を通される。このことに
より、かなりの量のエネルギーを散逸させるでき
るが、軟質の粘弾性材料を通る弾性荷重経路が設
けられていない。また、連続減衰粘弾性材料に破
損がしばしば生じ、材料の表面密封が困難となる
ことがある。密封は、多数の粘弾性材料が本来的
に不安定であるので、重要であり、もし外部に対
する露出から密封されないならば、それらの表面
から蒸気を放出してしまうことになる。この過程
は材料の所望のゴム状弾性を劣化させるばかりで
なく、付近の他の材料を汚染する。したがつて、
密封層は、通常、粘弾性材料上に設けられて太陽
光及び酸素に対する露出を最小にしている。 拘束した層による解決法の変形例は分割した拘
束層を用い、引張りおよびたわみ運動を減衰させ
るものである。このことは、1985年オハイオ州、
シンシナテイでのASME設計工学会議で発表さ
れた、スタンレイ エス サテインガーの「振動
性の引張り荷重の下での拘束した層による部材の
減衰効果」ペーパー第85−DET−134に論じられ
ている。分割した拘束体は、その下の弾性構造体
が常に荷重のかなりの部分を支持しているので、
限られた量のエネルギーしか散逸させることがで
きない。さらに、分割した拘束層の両端の不連続
性が剥離応力を発生させることがあり、粘弾性材
料を密封するには付加的な処理をする必要があ
る。 前述のことから、説明した一般的な型式の減衰
構造体には依然としてかなりの改良の余地がある
ことが理解できる。特に、必要とされるものは、
機械荷重が所望の剛性、強度及び機械的安定性に
対して在来の弾性材料を通して支持される一方、
所望のレベルの減衰のために動荷重の機械エネル
ギーのかなりの部分が粘弾性材料に伝達されるよ
うな構造体である。この組み合わせは、本発明以
前では、減衰構造体の設計者には思い付かなかつ
たものである。 （発明の要約） 本発明は、構造体の減衰を最大にするため動荷
重が粘弾性層を通して繰り返して通る経路に沿つ
て向けられる、粘弾性材料及び弾性材料の複合構
造体である。新規な構造体として、本発明は、粘
弾性材料層と、粘弾性材料層の両側に１つずつ配
置された第１の弾性材料でできたセグメントに分
割された２つの層と、粘弾性材料の両側にやはり
配置され、かつセグメントに分割された層のそれ
ぞれ１つに接触している第２の弾性材料でできた
２つの層と、を有する。各セグメントに分割され
た層は、一方の層のセグメントが他方の層のセグ
メントに部分的に重なるように、交互に配置され
たセグメント及びギヤツプを有し、第１の弾性材
料は構造体を通る意図した荷重伝達の方向に対応
する方向に強度及び剛性を有する。第２の弾性材
料は構造体を通る意図した荷重伝達の方向に対応
する方向に低い強度及び剛性を有する。荷重伝達
の意図した方向の動荷重が粘弾性材料を通してセ
グメントに分割された２つの層の間で往復して動
荷重を減衰させる。 本発明の１つの好ましい実施例では、構造体は
管状であり、層のすべてが環状である。好ましい
実施例では、第２の弾性材料でできた２つの層は
粘弾性材料層に接触している連続した層であり、
セグメントに分割された２つの層は第２の弾性材
料でできた２つの層に接触するように形成されて
いる。構造体の１つの形態では、セグメントに分
割された層は軸方向荷重を伝達するために、主に
軸方向に配向された繊維を有し、第２の弾性材料
でできた２つの層は軸方向に低い強度及び剛性を
持つ。このような低い強度及び剛性は、構造体の
長手方向軸線に傾斜した方向に主に配向された繊
維を含むように、第２の弾性材料を選択すること
によつて達成できる。他の形態として、金属のよ
うな軟質の材料を第２の弾性材料として用いるこ
とができる。 構造体の別の形態は、せん断荷重または捩り荷
重を伝達するように設計され、分割した層はせん
断荷重を伝達するために、主に非軸方向に配向さ
れた繊維を有する。第２の弾性材料でできた２つ
の層は構造体の長手軸方向に対して横の方向に低
い強度及び剛性を持つ。このことは構造体の長手
軸方向の平行に主に配向された繊維によつて達成
できる。 構造体の別の形態は、断面が管状以外のもので
あるビームすなわち梁の構造体である。同様な原
理がビームに加えられる動荷重に対する粘弾性層
を通る経路を与えるのに用いられる。 本発明の１つの観点では、セグメントに分割さ
れた層のセグメント間のギヤツプは、セグメント
に分割された層の１つのセグメントから第２の弾
性材料でできた隣接する層に応力を伝達するのに
要する軸方向距離である理論的せん断遅れ長さの
倍数に等しいギヤツプ長さを持つ。さらに、一方
のセグメントに分割された層のセグメントは遅れ
長さのやはり倍数であるオーバーラツプ、即ち重
なる長さだけ他方の分割した層のセグメントに重
なつている。１つの開示した実施例では、ギヤツ
プ長さは遅れ長さの約３倍であり、オーバーラツ
プ長さは遅れ長さの約２倍である。 本発明の関連する方法は、環状スペーサを円筒
状マンドレルに置き、スペーサ間の領域でマンド
レルにセグメントに分割された内側層を形成し、
セグメントに分割された内側層上に連続した内側
層を形成し、分割した内側層及び連続した内側層
の合成構造体を硬化させる工程を含む。次の工程
は、硬化した連続した内側層上に粘弾性層を付け
る。次の工程は、粘弾性層の上に薄い密封層を形
成することである。薄い層は、例えば、カプトン
（Kapton）（Kaptonはデユポン（Dupont）社製
ポリイミド型ポリマーの商標名）でできているが
よく、この目的は構造体のその後の硬化中粘弾性
層の融着を阻止するか、または隣接する層に粘弾
性層が接合するのを阻止するためである。次の工
程は、密封層の上に連続した外側層を形成し、任
意に構造体上に付加的環状スペーサを置き、別の
スペーサ間で連続した外側層の上にセグメントに
分割された外側層を形成し、構造体全体を硬化さ
せ、マンドレル及び環状スペーサを取り外すこと
である。 本発明は、粘弾性層と、所望の荷重方向に高い
剛性及び強度の材料のセグメントに分割された２
つの弾性層と、所望の荷重方向に低い剛性及び強
度の２つの連続した弾性層と、を持つ粘弾性構造
体の動荷重を減衰する方法としても見ることもで
きる。この意味で、本発明は、所望の荷重方向で
動荷重を構造体に加え、所望の荷重方向に、かつ
連続した弾性層及び粘弾性層を通してセグメント
に分割された２つの弾性層の間で前後方向に、動
荷重力を伝達し、粘弾性層内で動荷重エネルギー
を散逸させ、荷重方向に静荷重の伝達のための少
なくとも１つの経路を作る、段階を含む。 前述のことから、本発明は粘弾性減衰構造体の
分野で著しい前進を示すものであることが理解で
きる。特に、粘弾性層及び付加的な弾性層と関連
してオーバーラツプした（重なつた）セグメント
に分割された弾性層を使用することにより、必ず
粘弾性層を通して繰り返して伝達し、それによ
り、減衰効果を最大ににする動荷重のための経路
が作られる。本発明の他の特徴及び利点は添付図
面を参照して以下の詳細な説明から明らかにな
る。 （好ましい実施例の説明） 例示のための図面のように、本発明は、粘弾性
材料または同様な材料を用いる減衰構造体に関す
る。減衰構造体の種々の用途に有効であるが、一
般に、静荷重を支持するのに十分なだけ軽量、強
固、堅固でなければならない航空機及び宇宙船に
特に有効であり、さらに種々の形式の動荷重から
のエネルギーを吸収することができる。 粘弾性ポリマは、動的に加えられた荷重と共
に、また温度と共に変化する機械的減衰特性を持
つ。簡単に言うと、これらの材料は、機械的荷重
をより大きな振動数でこれらの材料に加えると
き、より大きな剛性を呈する。静荷重、または緩
慢に変化する荷重に対しては、材料は軟質であ
り、加えられた荷重の下で「クリープ」する傾向
にある。粘弾性材料は、引張り荷重またはせん断
荷重のいずれかの振動荷重を受ける機械的構造体
の理想的な部品である。もし荷重を粘弾性材料に
向けることができるならば、剛性の増大により、
エネルギーが散逸され、振動が効果的に減衰され
る。主に困難なことは、粘弾性材料と弾性材料と
を適当に組み合わせて構造体を設計することであ
る。粘弾性材料は本来静荷重を支持できないの
で、従来の弾性材料を介して静荷重経路が設けら
れねばならない。 第１図は、軸方向荷重を受ける環状構造要素１
０で用いられる先行技術の１つの案を示す。管状
要素１０は３つの同心的な層、即ち、内側層１
２、セグメントに分割された拘束外側層１４、及
び粘弾性材料の中間層１６を有する。内側層１２
及び外側層１４は、加えられた荷重に応答して、
均一に、通常直線状に、弾性変形する在来の弾性
材料である。 弾性材料及び粘弾性材料の選択に関する以下の
説明は本発明及び第１図に示すような先行技術の
構造体の両方にあてはまる。本発明に効果的に適
用できる軽量の航空宇宙構造体の形式では、これ
らの弾性材料はマトリツクス（母材）によつて互
いに結合した繊維から成る。それらの繊維は、例
えばグラフアイト（黒鉛）、フアイバグラス（ガ
ラス繊維）、ほう素、またたケブラ（Kevlar）で
あるのがよい。グラフアイト繊維には、例えば、
Ｐ−75、P100、及びＰ−120のようなピツチ基材
材料、及び例えばGY−70及びT300のような
PAN基材材料がある。マトリツクス材料は、フ
アイバライト934のようなエポシキ、または
PEEK（ポリ−エーテル−エーテル−ケトン）の
ような熱可塑性樹脂であるのがよい、アルミニウ
ム、銅またはマグネシウムのような金属マトリツ
クスを使用してもよい。一般に、マトリツクス材
料は弾性部品の機械的特性に僅かな影響しか与え
ず、繊維が機械荷重の95％以上を支持する。繊維
を結合する金属が繊維に対して平行及び横方向の
両方にかなりの剛性及び強度を加える金属マトリ
ツクス複合材料（MMC）は例外である。 弾性材料の繊維は任意の所望の方向に、または
適当に組み合わせた方向に配向できる。繊維は材
料を通る荷重の伝達に対してかなり負担を負うの
で、方向の選択は構造体の設計に重要なフアクタ
である。この形式の弾性部品の「通常の」レイア
ツプは異なつた方向に配向した繊維の配合物を含
み、そのため、材料は材料の平面内の２つの方向
に所望の剛性及び強度を持つ。剛性及び強度を好
ましい方向に優勢にすることができるが、剛性及
び強度をその方向に対して横の方向にも或る程度
与えなければならない。第１図に示す先行技術の
管状構造体では、内側層１２はそのような通常の
レイアツプの材料でできており、分割した外側層
１４はこの層の影線によつて図面で示すように軸
方向にだけ配向された繊維を有する。したがつ
て、外側層１４は軸方向にだけ荷重を伝達でき
る。外側層１４は、捩り荷重の伝達であるような
横せん断力を受けると、もしあつたとしても、ほ
んの僅かな剛性または強度しか与えない。 層１６の粘弾性材料は、PVC（塩化ポリビニ
ル）のような種々のゴム、プラスチツク、ミネソ
ト州セイントポール所在の3M社（3M
Company）よつて製造されたスコツチダンプ
（Scotchdamp）SJ2015X、またはSJ2052Xのよ
うな接着剤、フレクスコン社（Flexcon，Inc.）
によつて製造されたデンシル（Densil）のような
シリコーンから選択のがよい。材料及びその厚み
は予想される温度及び振動数での最適の動作に対
して選ばれる。 第１図の構造体は主に弾性内側層１２を通して
軸方向静荷重に伝達する。その理由は、粘弾性層
１６は、たとえあつたとしても、静荷重をほとん
ど伝達せず、外側層が軸方向で不連続であるから
である。しかしながら、動荷重下で、粘弾性層１
６は剛性になり、荷重のいくらかは内側層１２を
通して引き続き伝達されるが、荷重のかなりの部
分はそれに代わつて粘弾性層１６及び外側層１４
にセグメント（分割部分）によつて伝達されるよ
うになる。外側層１４はセグメントに分割されて
いるので、軸方向に伝達される荷重は強制的に粘
弾性層１６を通る経路を取らされ、この粘弾性１
６が所望の減衰効果を与える。この構造は減衰を
発生させるが、内側弾性層１２を通る、抵抗を受
けず、かつ減衰されない、荷重経路を依然として
残している。 第２図の管状構造で実施された本発明の構造
は、粘弾性層２０と、粘弾性層の各側に１つずつ
ある隣接した「軟質」弾性層２２及び２４と、セ
グメントに分割された外側弾性層２６及び内側弾
性層２８と、を有する。軟質弾性層は加えられた
荷重の方向にだけ軟質である必要がある。例え
ば、第２図に示すように、軟質弾性層２２及び２
４は軸方向に約45°で角度をなして配向した繊維
またはプライ（層）を含むこともできる。ここで
プライとは、繊維以外の軟質の弾性層を形成する
ストランド又はリボンを意味する。セグメントに
分割された外側層２６または内側層２８に加えら
れた軸方向荷重は、軸方向に整列された層２６，
２８のプライ、層２６，２８のセグメント２６
Ｓ，２８Ｓ間のギヤツプ２６Ｇ，２８Ｇにある軟
質弾性層２２及び２４の軟質材料において、交互
に剛性材料に出会うことになる。他の重要な特徴
は、層２６，２８のセグメントがオーバーラツプ
されており、即ち、ずらされており、セグメント
に分割された一方の層のどんなギヤツプも分解さ
れた他方の層のギヤツプと半径方向に整列してな
いことである。 静荷重では、第２図のチユーブは２つの平行な
軸方向の荷重経路を与える。一方の経路はセグメ
ントに分割された外側層２６及び軟質の弾性層２
２を通り、他方の経路はセグメントに分割された
内側層２８及び軟質の弾性層２４を通る。どんな
静せん断または捩り荷重も連続した軟質の弾性層
２２，２４を通して直接伝達される。動荷重で
は、荷重の小部分は依然としてこれらの経路に沿
つて伝達されるが、粘弾性材料が増大した剛性を
呈するので、荷重の大部分は介在する軟質の弾性
層２２，２４及び粘弾性層２０を通して、分割し
た弾性層２６，２８の１つから他の１つに前後に
伝達される。正味の荷重が粘弾性層２０を通して
掛けられるので、この材料の減衰効果が十分利用
され、振動性の荷重の所望の減衰が得られる。 理論上、分割した層２６，２８及び弾性層２
２，２４の位置を逆にして、セグメントに分割さ
れた層を直接粘弾性材料に接触させて配置し、そ
れらのセグメントに分割された層の上に軟質層を
配置することも可能である。この場合にも、依然
として分割した層及び軟質層を通る静荷重経路が
あり、動荷重が粘弾性材料を通してセグメントに
分割された層の間を交互に通る。しかしながら、
第２図に示す実施例は、少なくとも２つの理由
で、より実用的である。第１図には、粘弾性材料
の隣に配置した軟質層２２，２４は粘弾性材料を
保護し、粘弾性材料を密閉し、第２には、分割し
た層２６，２８の鋭い不連続点を粘弾性材料に接
触させることを避けることが望ましいからであ
る。 この例から、同様な原理が別の形式の荷重状態
に適用できる。第３図は、捩り荷重の減衰に適用
した本発明を示す。構造体は、弾性層のプライの
方向が逆にされた点を除いて、第２図の構造体と
同様である。構造体は粘弾性材料層２０、軟質弾
性層２２′，２４′、及びセグメントに分割された
外側層２６′及び内側層２８′を有する。「軟質」
の弾性層２２′，２４′は、この場合、加えられる
捩り荷重の方向に軟質である。それらは同じ方向
に配向されたプライから成るものとして示されて
いる。分割した外側層及び内側層２６′，２８′は
捩り荷重を伝達する方向に剛性であるように選ば
れ、主に、管状構造体の軸線に対して或る角度で
プライを有する。連続の軟質弾性層２２′，２
４′は、また、構造体上のどんな軸方向の荷重も
伝達するが、減衰効果はほとんどないか全くな
い。捩り動荷重は分割した内側層２８′及び外側
層２６′を交互に通り、エネルギー吸収粘弾性層
２０を繰り返して通り、構造体に沿つて伝達され
る。 第４図は、２つのフランジ３０，３２と中間の
ウエブ３４とから成るＩビーム構造体に適用した
本発明の概念を示す。フランジの各々は粘弾性材
料の中央層３６と、著しく角度を付けたプライを
持つ弾性材料の２つの隣接層３８と、軸方向に著
しく整列されたプライを持つ弾性材料のセグメン
トに分割された２つの外側層４０と、有する、ウ
エブ要素３４は、著しく角度を付けたプライを持
つ弾性材料の２つの内側層４４によつて分離さ
れ、かつ同一材料の２つの外側層４６によつて囲
まれた粘弾性材料の２つの層４２を有するように
示されている。粘弾性材料の層４２はフランジ３
０，３２内の層３６と連続している。任意である
が、ウエブの粘弾性層４２は製造を容易にするた
めに省略できる。第５図に最も良く示すように、
フランジ３０，３２の外側層４０は、フランジの
１つの面上のセグメント間のギヤツプを他の面の
セグメント間のギヤツプと整列させないように、
分割されている。 軸方向静荷重では、セグメントに分割された層
４０及び隣接の連続層３８は両方のフランジで荷
重を伝達する。軸方向動荷重では、粘弾性材料３
６は、荷重が交互のセグメントに分割された層４
０を通してビームに沿つて伝達されるとき、減衰
を与える。 用途によつては、構造部材の全長に沿つて記載
した形式の構造体を設ける必要はない。例えば、
剛性弾性材料の構造部材は、単一の不連続点を有
するように設計してもよく、その不連続点で、荷
重が隣接する「軟質」弾性材料を通し、次に粘弾
性材料の比較的短い層を通して剛性材料のオーバ
ーラツプした（重なつた）層に伝達され、さらに
初期の部材の連続面に戻される。第２図で示す部
分５０は、例えばそのような構造体を示し、この
場合、内側層２８は、部分５０に表れる単一の破
断箇所から両方向に連続していると考えられ、連
続層２２，２４及び粘弾性層２０の長さは外側層
２６の１つのセグメントの長さとほぼ同一であ
る。 本発明の他の重要な点は、グラフアイト繊維構
造体に十分適した改良したプロセスを用いて、本
発明の原理を実施する管状部材を便利に製造でき
ることである。第２図の軸方向荷重減衰例に関し
て説明する方法によると、最初、テフロン等の環
状スペーサをマンドレルに適用して層にセグメン
トスペースを形成した状態で、最初に、内側層２
８のセグメントを、第６図に６０で示すようにス
チール製またはアルミニウム製マンドレルに付け
る。次に、連続の「軟質」層２４を内側層２８に
付け、得られた構造体を高温高圧の下のオートク
レーブ内で、または真空バツグの内で硬化させ
る。次に、粘弾性層２０を硬化した構造体に付
け、カプトンの薄い層６４を粘弾性層２０に付
け、粘弾性層が溶融して次に形成しようとする外
側チユーブの繊維に流入しないように阻止する。
次に、角度付のプライの層２２を付け、別のスペ
ーサ６２を任意に用いて分割したプライの層２６
を付ける。次いで、管全体を１部品として硬化さ
せ、最終的に、マンドレル６０とスペーサ６２を
取り外す。 説明した方法により、粘弾性材料層は、外側チ
ユーブの隣接のグラフアイト／エポキシ層と融着
または接合することなく、複合構造体内に埋め込
まれることができる。カプトン層６４は方法の以
後の工程中粘弾性層を密閉し保護する機能を持
ち、チユーブ構造体全体をワンピース（１部品）
として硬化させることを可能にする。 本発明の構造体に対して選ばれた特定の寸法は
構造体の用途及び用いられる特定の材料に極めて
依存する。設計の重要なフアクタは、外側層２６
または内側層２８のセグメントからこれらのセグ
メント間のギヤツプ領域にある連続層２２，２４
に荷重を伝達するのに要するチユーブの軸方向の
長さである。この長さは減衰長さ、またはせん断
遅れ長さと言われ、２つの弾性材料の軸方向弾性
率、粘弾性材料のせん断弾性率、及び種々の層の
厚みの関数である。減衰長さは以下の式で表され
る。

【化】 ここで、Eg及びEwは、それぞれ、ギヤツプ及
び壁、即ち層２２及び２６の0°方向での軸方向弾
性率の値であり、 tg及びtwは、それぞれ、層２２及び２６の厚
みであり、 tv及びGvは粘弾性層２０の厚み及びせん断弾
性率である。 製造されて試験された１つのチユーブ構造体に
対して、減衰長さは約0.5インチ（1.27cm）であ
ると計算された。ギヤツプ長さLgを3r＝1.5イン
チ（3.81cm）にオーバーラツプ長さLoを2r＝1.0
インチ（2.54cm）に選ぶことにより良好な結果が
得られた。したがつて、セグメントの単一壁断面
の長さはLw＝2Lo＋Lg＝3.5インチ（8.89cm）で
あり、周期長さ、即ちセル長さLc＝Lw＋Lg＝
5.0インチ（12.7cm）である。ここで、セルとは、
セグメント２６Ｓ及び２８Ｓの長さを意味する。 粘弾性材料の厚み、即ちtvはｒの所望の値を与
えるように選ばれた。厚みが大きくなると、セル
長さも大きくなる。セル長さが長くなると、製造
コストが減少するが、粘弾性層の厚みが構造体を
重くする。壁の厚みtwは構造体に所望の剛性を
与えるように選ばれる。壁の厚みtgは、強度が必
要でない限り、できるだけ小さくなるように選ば
れる。 ２つの管状構造体、即ち本発明の管状構造体
（第２図）と先行技術の教示に従つた管状構造体
（第１図）の比較により先行技術の装置について
は10％のエネルギー吸収フアクタを予想された。
即ち、10％の動荷重エネルギーが粘弾性材料に吸
収された。本発明の構造体について対応する数字
は40％であり、先行技術の構造体に対して４倍の
改良を示した。 本発明が減衰機械構造体の分野で著しい前進を
示すことは前述のことから理解される。特に、本
発明は種々の形式の動的に荷重を受ける部材に対
して粘弾性減衰を与える。本発明は、また、粘弾
性構造体部材を製造する新規な技術を提供するも
のである。本発明の種々の実施例が例示のために
詳細に説明されてきたが、種々の変形例が本発明
の精神及び範囲から逸脱することなくなされうる
ことは明らかである。したがつて、本発明は特許
請求の範囲によるのを除き限定されるものではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、先行技術の管状粘弾性材料構造体の
部分断面図である。第２図は、軸方向荷重の減衰
を意図した、本発明の管状粘弾性材料構造体の断
面図である。第３図は、捩り荷重の減衰を意図し
た、第２図と同様な断面図である。第４図は、本
発明の粘弾性材料を用いたＩビーム構造体の断面
図である。第５図は、線５−５にほぼ沿つた、第
４図のＩビーム構造体の断面図である。第６図
は、構造体の製造方法を示す、第２図と同様な断
面図である。 ２０……粘弾性層、２２，２４……「軟質」弾
性層、２６……外側弾性層、２８……内側弾性
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粘弾性減衰構造体において、 粘弾性材料層と、 粘弾性材料層の両側に配置された第１の弾性材
   料でできたセグメントに分割された２つの層と、
   を有し、各セグメントに分割された層は、一方の
   層のセグメントが他方の層のセグメントに部分的
   に重なるように、交互に配置されたセグメント及
   びギヤツプを有し、第１の弾性材料は構造体を通
   る意図した荷重伝達の方向に対応する方向に強度
   及び剛性を有し、 粘弾性材料の両側にやはり配置され、かつセグ
   メントに分割された層のそれぞれの１つに接触し
   ている第２の弾性材料でできた２つの層を有し、
   第２の弾性材料は構造体を通る意図した荷重伝達
   の方向に対応する方向に低い強度及び剛性を有
   し、 それによつて、荷重伝達の意図した方向の動荷
   重が粘弾性材料を通してセグメントに分割された
   ２つの層の間で往復して動荷重を減衰させる、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 ２ 請求項１記載の粘弾性減衰構造体において、 構造体が管状であり、 すべての層が環状である、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 ３ 請求項２記載の粘弾性減衰構造体において、 第２の弾性材料でできた２つの層は粘弾性材料
   層に接触した連続した層であり、 セグメントに分割された２つの層は第２の弾性
   材料でできた２つの層に接触するように形成され
   ている、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 ４ 請求項３記載の粘弾性減衰構造体において、 セグメントに分割された層は軸方向荷重を伝達
   するように主に軸方向に配向された繊維を有し、 第２の弾性材料でできた２つの層は軸方向に低
   い強度及び剛性を有する、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 ５ 請求項４記載の粘弾性減衰構造体において、 第２の弾性材料でできた２つの層は構造体の長
   手方向軸線に対して傾斜した方向に主に配向され
   た繊維を有する、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 ６ 請求項３記載の粘弾性減衰構造体において、
   セグメントに分割された層はせん断荷重を伝達す
   るように主に非軸方向に配向された繊維を有し、 第２の弾性材料でできた２つの層は構造体の長
   手方向軸線に対して横の方向に低い強度及び剛性
   を有する、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 ７ 請求項６記載の粘弾性減衰構造体において、 第２の弾性材料でできた２つの層は構造体の長
   手方向軸線に平行に主に配向された繊維を有す
   る、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 ８ 請求項１記載の粘弾性減衰構造体において、 構造体はビームであり、 第２の弾性材料でできた２つの層は粘弾性材料
   層に接触した連続層であり、 セグメントに分割された２つの層は第２の弾性
   材料でできた２つの層に接触するように形成され
   ている、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 ９ 請求項８記載の粘弾性減衰構造体において、 セグメントに分割された層は軸方向の荷重を伝
   達するように、主に軸方向に配向された繊維を有
   し、 第２の弾性材料でできた２つの層は軸方向に低
   い強度及び剛性を有する、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 １０ 請求項９記載の粘弾性減衰構造体におい
   て、 第２の弾性材料でできた２つの層は構造体の長
   手方向軸線に対して傾斜した方向に主に配向され
   た繊維を有する、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 １１ 請求項１記載の粘弾性減衰構造体におい
   て、セグメントに分割された層のセグメント間の
   ギヤツプは、セグメントに分割された層の１つの
   セグメントから第２の弾性材料でできた隣接する
   層に応力を伝達するのに要する軸方向長さである
   理論せん断遅れ長さの倍数に等しいギヤツプ長さ
   を有し、 セグメントに分割された一方の層のセグメント
   は理論せん断遅れ長さの倍数であるオーバーラツ
   プ長さだけセグメントに分割された他方の層に重
   なる、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 １２ 請求項１１記載の粘弾性減衰構造体におい
   て、 ギヤツプ長さは理論せん断遅れ長さの約３倍で
   あり、 オーバーラツプ長さは理論せん断遅れ長さの約
   ２倍である、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 １３ 管状粘弾性減衰構造体において、 粘弾性材料でできた環状層と、 粘弾性材料の両側に配置された弾性材料ででき
   た２つの連続した層と、を有し、弾性材料は構造
   体を通る意図した荷重伝達の方向に対応する方向
   に低い強度及び剛性を有し、 粘弾性材料の両側にやはり配置され、かつ連続
   した層のそれぞれの１つに接触する弾性材料でで
   きたセグメントに分割された２つの層を有し、各
   セグメントに分割された層は、一方の層のセグメ
   ントが他方の層のセグメントに部分的に重なるよ
   うに、交互に配置されたセグメント及びギヤツプ
   を有し、セグメントに分割された層の弾性材料は
   構造体を通る意図した荷重伝達の方向に対応する
   方向に高い強度及び剛性を有し、 それによつて、意図した荷重伝達の方向の動荷
   重が粘弾性材料を通してセグメントに分割された
   ２つの層の間で往復して動荷重を減衰する、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 １４ 請求項１３記載の粘弾性減衰構造体におい
   て、 セグメントに分割された層は軸方向荷重を伝達
   するように主に軸方向に配向された繊維を有し、 ２つの連続した層は軸方向に低い強度及び剛性
   を有する、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 １５ 請求項１４記載の粘弾性減衰構造体におい
   て、 ２つの連続した層は構造体の長手方向軸線に対
   して傾斜した方向に主に配向された繊維を有す
   る、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 １６ 請求項１３記載の粘弾性減衰構造体におい
   て、 セグメントに分割された層はせん断荷重を伝達
   するように主に非軸方向に配向された繊維を有
   し、 ２つの連続した層は構造体の長手方向軸線に対
   して横の方向に低い強度及び剛性を有する、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 １７ 請求項１６記載の粘弾性減衰構造体におい
   て、 ２つの連続した層は構造体の長手方向軸線に平
   行に主に配向された繊維を有する、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 １８ 請求項１３記載の粘弾性減衰構造体におい
   て、 セグメントに分割された層のセグメント間のギ
   ヤツプは、セグメントに分割された層の１つのセ
   グメントから隣接する連続した層に応力を伝達す
   るのに要する軸方向長さである理論せん断遅れ長
   さの倍数に等しいギヤツプ長さを有し、 セグメントに分割された一方の層のセグメント
   は理論せん断遅れ長さの倍数であるオーバーラツ
   プ長さだけセグメントに分割された地方の層のセ
   グメントに重なる、 ことを特徴する粘弾性減衰構造体。 １９ 請求項１９記載の粘弾性減衰構造体におい
   てて、 ギヤツプ長さは理論せん断遅れ長さの約３倍で
   あり、 重なり長さは理論せん断遅れ長さの約２倍であ
   る、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 ２０ 請求項１３記載の粘弾性減衰構造体におい
   て、 セグメントに分割された層及び連続した層はマ
   トリツクス材料内の選択した方向に配向された繊
   維を有する、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 ２１ 請求項２０記載の粘弾性減衰構造体におい
   て、 繊維はグラフアイトであり、マトリツクスはエ
   ポキシ材料である、 ことを特徴とする粘弾性減衰構造体。 ２２ 管状粘弾性減衰構造体を製造する方法にお
   いて、 環状スペーサを円筒状マンドレルに置き、 スペーサ間の領域でマンドレル上にセグメント
   に分割された内側層を形成し、 セグメントに分割された内側層上に連続した内
   側層を形成し、 セグメントに分割された内側層及び連続した内
   側層の合成構造体を硬化させ、 硬化した連続した内側層上に粘弾性層を付け、 粘弾性層の上に薄い密封層を形成し、 密封層の上に連続した外側層を形成し、 別のセペーサ間で連続した外側層の上にセグメ
   ントに分割された外側層を形成し、 構造体全体
   を硬化させ、 マンドレル及び環状スペーサを取り外す、 ことを特徴とする方法。 ２３ 請求項２２記載の方法において、 密封層がカプトンである、 ことを特徴とする方法。 ２４ 請求項２２記載の方法において、 セグメントに分割された外側層を形成する前に
   構造体の上に別の環状スペーサを置く、 ことを特徴とする方法。 ２５ 粘弾性層と、所望の荷重方向に高い剛性及
   び強度を有する材料でできたセグメントに分割さ
   れた２つの弾性層と、所望の荷重方向に低い剛性
   及び強度を有する２つの連続した弾性層と、を有
   する粘弾性構造体の動荷重を減衰する方法におい
   て、 所望の荷重方向で動荷重を構造体に加え、 ほぼ荷重の方向に、かつ連増した弾性層及び粘
   弾性層を通してセグメントに分割された２つの弾
   性層の間で前後方向に、動荷重力を伝達し、 荷重力を粘弾性層を通して繰り返し伝達する結
   果として粘弾性層内で動荷重エネルギーを散逸さ
   せ、 荷重方向に静荷重の伝達のための少なくとも１
   つの経路を作る、 ことを特徴とする方法。